定位与夹具

2）划线找正装夹
通用性好，但效率 低，精度不高；适 用于单件小批量中 形状复杂的铸件。
夹具装夹
3）使用夹具装夹 使用夹具装夹，工件在夹具中可迅 速而正确的定位和夹紧。 这种装夹方式效率高、定位精度好 而可靠，还可以减轻工人的劳动强度和 降低对工人技术水平的要求，因而广泛 应用于各种生产类型。
过定位
消除过定位的途径
消除过定位及其干涉一般有两个途径：
• 其一是改变定位元件的结构，以消除被 重复限制的自由度； • 其二是提高工件定位基面之间及夹具定 位元件工作表面之间的位置精度，以减 少或消除过定位引起的干涉。
图2－108 常见的几种过定位实例
图
改善过定位的措施
图2－104 工件钻孔工序简图
普通高等教育汽车专业规划教材
汽车制造工艺学
工件定位和机床夹具
授课：张传伟
工件定位和机床夹具
• • • • • • • 1定位基准 2工件在夹具中的定位 3机床夹具 4定位原理 5定位误差分析 6工件的夹紧 7夹具设计
1 定位基准
• 基准： 是用以确定生产对象上几何要素间 的几何关系所依据的点，线，面。 • 定位基准：在加工中用以定位的基准。 • 基准存在： 设计、加工、检验、装配。
没开
可调支承(粗基准定位)
• 在工件定位过程中，支承钉的高度需要 调整时，可采用可调支承结构。
自位支承
• 自位支承(浮动支承) 在工件定位过程中，能自 动调整位置的支承称为自位支承，或称浮动支承。
辅助支承
• 辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性， 不起定位作用。 • 工件定位时，辅助支承是浮动的（或可调的）， 待工件夹紧后再固定下来，以承受切削力。 • （1）手动式辅助支承 • （2）弹簧式辅助支承
固定支承
• 需要经常更换的支承钉应加衬套。 • 支承钉、支承板和衬套都已标准化，其公差 配合、材料、热处理等可查阅手册。 • 工件以平面定位时，除采用上面介绍的标准 支承钉和支承板之外，还可根据工件定位平 面的具体形状设计相应的支承板，工件批量 不大时也可直接以夹具体作为限位平面。
支承板(精基准定位)
机床夹具的组成
定位元件 夹紧装置 对刀、引导元件
机床夹具的组成
连接元件 夹具体
其它装置或元件
机床夹具的组成
• (1)定位元件: 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正 确的位置。 • (2)夹紧装置 : 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保 证工件在加工过程中受到外力作用时不离开 已经占据的正确位置。 • (3)夹具体 : 夹具上的所有组成部分，需要通过一个基 础件使其联接成为一个整体，这个基础件称 为夹具体。
随行夹具
• 随行夹具 是大批量生产中在自动线上使用的 一种移动式夹具。
机床夹具的功用
夹具的基本作用：定位和夹紧
•1．保证加工质量 •2．提高劳动生产率，降低成本 •3．扩大机床工艺范围 •4．改善工人劳动条件，保障生产安全
4 工件定位的基本原理
• 六点定位原理 • 支承点与定位元件 • 完全定位与不完全定位 • 欠定位与过定位
• 六点定位是工件定位的基本法则，用于实际生 产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这 些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有 六个自由度。 • 工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的 全部或部分自由度。 • 工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别 限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得 到确定定位的方法。
六点定位原理
• 任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即 沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三 坐标轴的转动。 • 工件定位的实质就是限制工件的自由度。 • 工件安装时主要紧靠机床工作台或夹具上的这六 个支承点，它的六个自由度即全部被限制，工件 便获得一个完全确定的位置。 • 工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的 定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工 件的位置完全确定，称为“六点定位”。
机床夹具的分类之二
• • • • • • • 根据产生加紧力的动力源可将夹具分为： 手动夹具 气动夹具 液压夹具 电动夹具 电磁围分为: • 通用夹具 • 专用夹具 • 成组夹具 • 组合夹具 • 随行夹具等类型。
通用夹具
• 能够较好地适应加工工序和加工对象变 换的夹具。 • 标准化结构 • 三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、万能分 度头 • 适用范围：单件小批生产
装夹的方法
1）直接找正装夹
(位置精度)
效率低，找正精度较高； 适用单件小批量中形状 简单的工件或定位精度 要求特别高的场合。
划线找正
2）划线找正装夹 这种装夹方法是按图纸要求在工件表 面上事先划出位置线、加工线和找正线， 装夹工件时，先按找正线找正工件的位置， 然后夹紧工件。 划线找正装夹不需要专用设备，通用 性好，但效率低，精度也不高，通常划线 找正精度只能达到0.1～0.5mm。此方法多 用于单件小批生产中铸件的粗加工工序。
刚体自由度数目
• 工件的底面在xOy坐标平面内，三个支承点限 制三个自由度 此面称主定位面。 • 工件的左侧面处在yoz坐标平面内，二个支承 点起限制二个自由度 ，此面称为导向面。 • 工件的后面处在xOz坐标平面内，二个支承点 限制一个自由度 ，此面称为止推面 Y • 从上述分析可知：要使工件在夹具中完全定 位，可用合理分布的六个支承点限制工件的六 个自由度，使工件在夹具中占有惟一正确的位 置。
工艺基准
3）测量基准 零件测量时所采用的基准，称为测 量基准。 4）装配基准 装配时用来确定零件或部件在机器 中的相对位置所采用的基准，称为装配 基准。装配基准一般与零件的主要设计 基准相一致。
钻套的设计基准
设计基准
设计基准分析
箱体零件 （1）顶面B的设计基准为底面A（尺寸H）；
（2）孔I的设计基准为底面A与角尺面C（尺寸X1、Y1）；
二、基准及其分类
设计图样上所采 用的基准就是设 计基准。
在加工时用于工件 定位的基准，称为 定位基准。
1、粗基准 2、精基准 3、辅助基准 4、主要基准 5、附加基准 在加工中或加工 后用来测量工件 时采用的基准 在装配时用来确定零 件或部件在产品中相 对位置所采用的基准
设计基准
基准
工艺基准
用于确定零件上 其它点、线、面 位置所依据的那 些点、线、面。 加工、测量、 装配过程中使 用的基准。
设计基准
• [思考题] 试指出图中零件的设计基准。
[答案]
• 外圆表面Ⅰ和Ⅱ的设计基准为中心线， • 平面Ⅲ的设计基准为母线C。
设计基准
[思考题] 试指出图中零件的设计基准。 [答案] （1）端面Ⅱ和Ⅲ的设 计基准为端面Ⅰ （2）外圆表面D2的 设计基准是内孔D1。
齿轮的装配基准
2 工件在夹具中的定位
定位元件的特性
• 一定的精度 • 良好的耐磨性 • 足够的刚性
（1） 工件以平面定位
－箱体和盘状零件
• • • • • 固定支承_支承钉 固定支承_支承板 可调支承 自位支承(浮动支承) 辅助支承
固定支承
• 固定支承有支承钉和支承板两种型式。 • 在使用过程中，它们都是固定不动的。在定位 过程中，支承钉一般只限制工件的一个自由度， 而支承板相当于两个支承钉。 • 当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支 承钉或支承板。 • 当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头 支承钉。 • 齿纹头支承钉用在工件的侧面，它能增大摩擦 系数，防止工件滑动。
• 工件的安装方式（ 装夹） 在机械加工时，工件在机床上或者夹具中
需装夹好以后才能进行加工。装夹应实现两个 方面：定位与夹紧。
• 尺寸精度的获得
工件的装夹
（1）装夹的目的
实现工件的定位与夹紧
定位：使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。
夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定 位位置不变的操作。
• (4)对刀、引导元件 为了调整刀具的位置，在夹具上设有确定 刀具（如铣刀等）位置或引导刀具（孔加工用 刀具）方向的元件。 • (5)连接元件 • (6)其它元件及装置 如分度装置等。
机床夹具的分类之一
根据所使用的机床可将夹具分为： • 车床夹具 • 铣床夹具 • 钻床夹具（钻模） • 镗床夹具（镗模） • 磨床夹具 • 齿轮机床夹具等，
工艺基准
2）定位基准
定位基准是加工中用作定位的基准。定位基 准可进一步分为粗基准、精基准和附加基准。 ① 粗基准 使用未经机械加工的表面作定位 基准，称为粗基准。 ② 精基准 使用已经机械加工的表面作定位 基准，称为精基准。 ③ 附加基准 仅仅是为了机械加工工艺需要 设计的定位基准，称为附加基准。例如，轴类零 件常用的顶尖孔，某些箱体零件加工所用的工艺 孔，支架类零件用到的工艺凸台（下图）等都属 于附加基准。
图2－107 完全定位与不完全定位
定位分析
图a所示为铣削长方体工件上平面工序，要求保证Z方 向上的高度尺寸及上平面与底面的平行度，只需限制3个 自由度即可。 图b所示为铣削一个通槽，需限制5个自由度。 图c所示在同样的长方体工件上铣削一个键槽，在三个 坐标轴的移动和转动方向上均有尺寸及相互位置的要求， 因此，这种情况必须限制全部的6个自由度，即完全定位。 图d所示过球体中心打一通孔，定位基面为球面，则对 三个坐标轴的转动自由度均无必要限制，所以限制2个移 动就够了。 图e只能采用外圆柱面作为定位基面。限制4个自由度 就可以了。 图f是在圆柱体工件上铣通槽，但图f的加工要求增加 了一条，被铣通槽与下端槽需对中，需限制5个自由度才 正确。
专用夹具
• 为某一工件的某一道工序专门设计和制 造的夹具。 • 适用范围：使用范围窄，大批生产
尾座套筒铣键槽夹具
1－ V形块；2－压板；3－拉杆；4－限位螺钉； 6－手柄； 7－轴；8－杠杆；9－偏心轮；10－定向键； 11－夹具体
车床专用夹具
组合夹具
• 组合夹具 是由一套预先制造好的标准元件和 合件组装而成的专用夹具。 • 适用范围：新产品试制，特殊零件的单 件小批生产
装夹方式
工件在机床上的装夹方式，取决于生 产批量、工件大小及复杂程度、加工精 度要求及定位的特点等。 主要装夹形式有三种：直接找正装夹、 划线找正装夹和夹具装夹。 1）直接找正装夹 将工件装在机床上，然后按工件的 某个（或某些）表面，用划针或用百分 表等量具进行找正，以获得工件在机床 上的正确位置。
完全定位
• 工件的六个自由度完全被限制的定位称 为完全定位。
不完全定位
• 按加工要求，允许有一个或几个自由度 不被限制的定位称为不完全定位。
欠定位与过定位
• 按工序的加工要求，工件应该限制的自 由度而未予限制的定位，称为欠定位。 在确定工件定位方案时，欠定位时绝对 不允许的。 • 工件的同一自由度背二个或二个以上的 支撑点重复限制的定位，称为过定位。 在通常情况下，应尽量避免出现过定位。
定位基准 测量基准 装配基准 工序基准
在工序图上使用的基准。
工艺基准
工艺基准是指在工艺过程中所采用的基准。 又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与 装配基准。 1）工序基准 工序基准是在工序图上用来确定本道工序 所加工的表面加工后位置尺寸和位置关系的基 准。工序基准的选择应主要考虑如下两个方面 的问题： ① 尽可能用设计基准作工序基准。当采用 设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基 准，但必须可靠地保证零件的设计尺寸和技术 要求。 ② 所选工序基准应尽可能用于工件的定位 和工序尺寸的检查。
（3）孔Ⅱ的设计基准为底面A孔I的中心（尺寸Y2、R1）； （4）孔Ⅲ的设计基准为孔I与孔Ⅱ的中心（尺寸R2、R3）。 设计人员是从零件的工作性能要求出发而确定设计基 准的。图中孔I与孔Ⅱ、孔Ⅲ之间，孔Ⅱ与孔Ⅲ之间均有 齿轮啮合传动关系。为保证齿侧啮合间隙量，孔Ⅱ采用了 孔I中心作设计基准，孔Ⅲ采用了孔I与孔Ⅱ的中心作为的 设计基准。
3） 夹 具 装 夹
操作简单，效率高， 容易保证加工精度， 适用于各种生产类型 。
3 机床夹具的概念
为了加工出符合规定技术要求的表面，必须 在加工前将工件装夹在机床上或夹具中。工件 的装夹包括定位和夹紧两个过程。 机床夹具： 机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种 装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相 对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地 夹紧。